KR0130180B1 - 캐리어 가스를 이용하여 산화규소를 배출하는 방법 및 그를 이용한 단결정의 인상장치 - Google Patents

Abstract

인상 단결정의 산소 농도제어, 웨이퍼면내의 산소분포(ORG)의 균일화가 가능하고, 축방향에 대한 산소농도도 균일한 단결정을 인상할 수 있고, 특히 대구경의 단결정을 고품질, 또 열이력을 균일하게 인상하는 인상장치를 제공하기 위해, 산화규소를 배출하는 캐리어 가스의 흐름을 제어하는 정류체(2)를 설치하였다. 정류체(2)는 도가니(3)의 내경(D)보다 적은 외경(d)이고, 캐리어 가스(G)가 유하 방향을 따라 거의 연직으로 연장되는 원통부(4)와, 이 원통부(4)의 하단으로부터 축경하여 인상 단결정(S)와의 사이에 하부 갭(5)를 형성하는 축경부(6)과, 정류체(2)의 외부로 상부 갭(18)을 형성하는 계지부(7)를 갖는다. 캐리어 가스의 유로는 이 캐리어 가스가 정류체(2)의 원통부(4)의 상단으로 분지하여 원통부(4)의 내부에 이르는 제1의 유로(P1)과, 캐리어 가스(G)가 제1의 유로(P1)으로부터 하부 갭(5)를 통과한 후에 융액 표면과 정류체(2)의 사이를 통과하는 일방에서 캐리어 가스가 정류체(2)의 원통부(4)의 상단에서 분지하고 상부 갭(18)을 통과하는 제2의 유로(P2)에 정류체(2)에 의해 구획되어 있다.

Description

캐리어 가스를 이용하여 산화규소를 배출하는 방법 및 그를 이용한 단결정의 인상장치

제1도는 밀폐형 히트 캡을 구비한 종래의 인상장치에 있어서 캐리어 가스의 흐름을 설명하는 단면도이고,

제2도는 동일하게 밀폐형 히트 캡을 구비한 종래의 인상장치에 있어서, 나비에-스토크스의 방정식을 사용하여 캐리어 가스의 흐름 상태를 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 해석한 결과를 나타내는 흐름 상태도이고,

제3도는 제2도에 나타낸 인상장치에 있어서 나비에-스토크스의 방정식을 이용하여 캐리어 가스의 온도 분포를 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 분석한 결과를 나타내는 온도 분포도이고,

제4도는 본 발명의 일실시예에 관련되 인상장치를 나타내는 종단면도이고,

제5도는 동실시예에 관련된 정류체를 나타내는 사시도이고,

제6도는 제5도의 A-A선에 따른 단면도이고,

제7도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정류체를 나타내는 사시도이고,

제8도는 제7도의 B-B선에 따른 단면도이고,

제9도는 본 발명의 일실시예에 따른 안상장치를 나타내는 단면도이며 각부의 수치관계를 나타내는 도면이고,

제10도는 본 발명의 캐리어 가스의 흐름을 설명하는 단면도이고,

제11도는 본 발병의 인상장치에 있어서, 나비에-스토크스의 방정식을 사용하여 캐리어 가스의 흐름 상태를 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 해석한 결과를 나타내는 상태도이고,

제12도는 제11도에 나타낸 인상장치에 있어서, 나비에-스토크스의 방정식을 이용하여 캐리어 가스의 온도 분포를 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 해석한 결과를 나타내는 온도 분포도이고,

제13도는 제12도에 나타낸 인상장치에 대한 비교예이며, 나비에-스토크스의 방정식을 이용하여 캐리어 가스의 흐름 상태를 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 분석한 결과를 나타내는 흐름 상태도이고,

제14도는 제13도에 나타낸 인상장치에 있어서, 나비에-스토크스의 방정식을 이용하여 캐리어 가스의 온도 분포를 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 분석한 결과를 나타내는 온도 분포도이고,

제15도는 본 발명의 인상장치에 있어서, 도가니 회전수에 대한 융액면의 온도 변화를 나타내는 그래프이고,

제16도는 본 발명에 관련된 정류체의 재질을 카본제, 몰리브덴제를 한 때의 온도분포를 나타내는 그래프이고,

제17도는 본 발명에 관련된 상부 갭과 하부 갭의 면적비에 대한 캐리어 가스의 분지량을 나타내는 그래프이다.

[발명의 기술분야]

본 발명은 쵸크랄스키(Czochralski)방법 (이하 CZ법이라 한다)에 의해 실리콘 등의 단결정을 인상하여 성장시키는 단결정 인상장치에 관한 것으로 특히 인상장치 내의 캐리어 가스의 흐름을 제어하는 정류체(整流體)를 설계하는 것에 의해, 대구경 또한 고품질의 단결정을 산소 농도 제어를 행하면서 인상할 수 있는 캐리어 가스를 이용한 산화규소 배출 방법 및 이를 이용한 단결정의 인상장치에 관한 것이다.

[관련 기술의 기술]

CZ법에 의한 실리콘 단결정의 제조는 다결정 실리콘과 필요한 도펀트(dopant) 예를 들면 P, B, Sb, As 등을 인상 챔버 내에 회전 가능하게 설치된 석영 도가니에 투입하고 진공으로 한 후 석영 도가니의 주위에 배설된 히터에 의해 다결정 실리콘과 도펀트를 용해한다. 그리고 인상 챔버내에 상부로부터 하부의 실리콘 용융액쪽으로 캐리어 가스를 흐르게 하면서 진공도 10~20 토르(Torr)의 조건하에 인상축의 척에 부착된 종정정(種結晶)은 석영 도가니 내의 실리콘 용융액에 침적한 후에, 인상축을 석영 도가니에 대해 상대적으로 회전시키면서 소정의 속도로 인상한다. 미국특허 제4,330,362호는 실리콘 용융액면으로부터의 복사열을 차단하여 단결정화를 촉진하고 인상속도를 높임과 동시에 실리콘 단결정 중의 카본 농도를 억제하기 위해 도가니와 도가니 내의 용융액을 부분적으로 패복하도록 적외선 방사를 반사할 수 있는 재료로 구성된 반사부재(이하 히트 캡이라 한다)를 도가니의 상부에 배설한 것을 개시하고 있다. 그러나 미국특허 제4,330,362호에 개시된 인상장치를 사용하여 실리콘 단결정을 인상하는 경우 다음과 같은 문제점이 있다.

제일 문제점에 대해서 서술한다. 미국특허 제4,330,362호에서는 히트 캡은 실리콘 용융액으로부터 발생한 산화규소(SiO)를 제거하므로 흐르는 캐리어 가스, 예를 들면 아르곤 가스를 정류(整流)하고, 도가니 상단의 내벽에 부착하는 산화규소를 효율 좋게 배제하는 효과는 어느 정도 기대되나 이 히트 캡 상부 자체에 산화규소가 부착하고 응축하여, 이것이 실리콘 용융액 표면에 낙하하여 실리콘의 단결정화를 저해한다라는 문제가 있었다. 이것은 미국툭허 제4,330,362호에 있는 히트 캡이 문자그대로 적외선을 차폐하는 것을 주목적으로 하고, 적절한 아르곤 가스의 정류효과까지를 의도한 구성으로 되어있지 않은 것이 원인이라고 생각된다.

제이의 문제에 대해서 설명한다. 석영 도가니의 내주벽 근방의 실리콘 용융표면은 이 히트 캡에 의해 덮어져 버리기 때문에 인상 챔버에 설치된 작은 창 등으로부터 실리콘 용융 표면을 관찰하려 해도 운전원이 직접 볼 수가 없고, 그에 따라 도가니의 상단이 열변형 하여 있거나, 도가니 내의 주위벽 근방에 재결정이나 실리콘부착 등의 불량이 발생해도, 운전이 신속하에 대응할 수 없다라는 문제가 있었다. 여기에 더하여 특히 대구경 예를 들면 6인치, 8인치 또는 그 이상의 구경의 VLSI 장치 제조에 사용하는 실리콘 단결정을 인상하려고 하는 경우에는 다음과 같은 문제가 발생하였다.

제3의 문제에 대해서 설명한다. 대구경 결정에서는 산소농도의 제어가 가장 중요하고, 이는 VLSI 장치의 제조공정에 의해, 일반적으로 고산소, 예를 들면 1.55×1018atoms/㎤, 중산소, 예를 들면 1.35×1018atoms/㎤,저산소, 예를 들면 1.15×1018atoms/㎤로 구분되고, 더욱 경우에 따라서는 극고산소, 극저산소가 요구되어 구분되어 사용되고 있다. 예를 들면, 산소석출을 응용하는 IG(Intrinsic Getlering) 기술을 사용하는 경우는 고산소로부터 중산소 농도의 단결정이 많이 사용되고, 한편 강도와 격자 흠결 저감을 목적으로 하는 경우는 중산소로부터 저산소 농도의 단결정이 많이 사용된다. 이 때문에 인상되는 단결정의 산소 농도는 지정된 좁은 범위로 되도록 결정축 방향 및 실리콘 웨이퍼 면내의 산소 농도의 불규칙함도 제어할 필요가 있었다. 여기에서 말하는 결정중의 산소는 석영 도가니로부터 용출된 산소인에 이중의 95%는 산화규소로 되어 캐리어 가스에 의해 인상된 챔버의 외부로 배출된다. 이로 인해 결정 중의 산소 농도를 제어하는 수법으로서는 아하의 방법이 알려져 있다.

제일 방법 : 도가니의 회전수를 변화시켜 석영 도가니 벽으로부터의 산소 공급양을 제어한다. 이 방법에서는 도가니의 회전수를 증가시키면 인상 단결정의 산소량이 높아진다. 그러나 이 방법에서는 도가니의 회전수를 낮게 하면 실리콘 용융액의 온도 변도이 크게 되고 저산소에서 결정 흠결이 발생하기 쉽게 된다. 또 고산소의 인상 단결정을 얻기 위해 도가니의 회전을 높이면 이에 따라 인상결정의 회전수도 높일 필요가 있다. 그러나 인상결정을 와이어에서 인상하는 경우는 공진점(共振点)의 문제가 있다. 또 인상결정의 회전수를 지나치게 고속으로 하면 단결정이 변형되어 단결정의 직경 제어에도 문제가 있다.

제이 방법 : 캐리어 가스의 압력을 제어한다. 이 방법에서는 캐리어 가스의 압력을 높이면 산화규소의 증발이 억제되기 때문에 인상 단결정의 산소량이 높아지게 된다. 이 방법은 안상로(爐)내 구조에 크게 좌우되기 때문에 산소 농도 제어의 응답성은 그다지 기대되지 않는다.

제삼 방법 : 실리콘 용융액면에 캐리어 가스를 불어 넣어, 실리콘 용융액면의 온도를 제어하여 산화규소의 증발량을 제어한다. 이를 위해 히트 캡을 사용하는 경우에는 예를 들면 히트 캡과 실리콘 용융액면의 간격 및 히트 캡과 인상 단결정의 간격(이하 이를 총칭하여 하부 갭이라 한다)을 제어한다. 이 방법에서는 하부 갭을 좁히면 실리콘 용융액면의 온도가 낮아지기 때문에 산화규소의 증발량이 억제되고 그 결과 인상 단결경정의 산소량이 높게 된다. 이 방법은 고산소 결정을 얻는데 비교적 유효한 것이나, 캐리어 가스의 유량을 증대시키거나 하부 갭을 지나치게 좁게 하면 캐리어 가스가 실리콘 용융액에 강하게 부딪쳐 이에 의해 실리콘 용액에 파도가 발생하다. 그 결과 결정 성장이 균일하게 안되고, 더구나 산소 농도의 면내 불규칙함이 크게 된다라는 문제가 있다.

제사 방법 : 증기로 된 산화규소의 배출을 캐리어 가스의 흐름에 의해 제어한다. 증기로 된 산화규소를 융액면에서 캐리어 가스에 의해 효율 좋게 인상하여 챔버의 외부로 배출되면, 산화규소의 증발이 촉진되고, 그 결과, 실리콘 용융액내의 산소 농도가 저하되어 인상 결정의 산소량은 저하된다. 이 방법은 실리콘 용융액 표면의 직상에는 증발한 산화규소의 가스 확산층이 존재하고, 히트 캡을 사용하는 것에 의해 인상 챔버 상방에서 도입된 캐리어 가스는 협소해진 히트 캡과 실리콘 용융액 표면과의 사이를 흐르게 함으로써 그 유속이 빨라지며 가스 확산층의 두께를 감소시킨다. 그 결과 용액 표면상의 산화규소의 분압이 일층 저하되어 산화규소의 증발이 촉진되나 히트 캡을 사용하면 상반하는 현상이 동시에 발생하게 된다. 또 도가니가 변형하여 융액면이 저하하면 이 이후의 결정내의 산소 농도는 변화하게 된다. 상기 제삼방법에 있어서는 상기 제사방법의 문제에 덧붙여, 하부 갭 간격을 넓히면 제사 방법의 효과쪽이 강하게 되어 급속하게 산소농도가 감소한다. 그 때문에 인상된 단결정을 목표로 하는 산소 농도 범위 내에 제어하기 위해서는 하부 갭 간격을 인상중 항상 정밀도를 종헤 제어하지 않으면 안된다. 이와같이, 히트 캡을 사용할 때에는 그 조건의 설정과 관리가 매우 곤란하다라는 문제가 있다. 더구나 대구경의 VLSI 장치 제조에 사용되는 실리콘 단결정에서는 결정중에 유입된 산소가 그 후의 냉각 과정에서도 그 석출 상태가 균일하게 되도록 결정 전체가 될 수 있는 한 동일하게 열이력(熱履歷)이 되는 것이 요망된다. 이를 위해 복사열을 차단하는 히트 캡 및 또는 수냉통이 설치되어 있다. 더욱 장치 산화막의 내압 특성에 영향을 미치는 성장계면 직상의 점흠결의 클러스터 등의 행동이 관계하고 있다라고 상정되는 현상이 있다. 이로 인해 일본 특개평 3-275,586호 공보 등에서는 통사 1.5㎜/min의 인상 속도로 된 로내 구조에서 0.5㎜/min이하까지 인상속도를 낮춤으로써 산화막 내압이 높은 경정을 제조하는 것을 제창하고 있다. 이는 결정성장 계면에서 1300도 이상의 온도 영역에서의 체류시간을 길게하는 것에 의해, 산화막 내압에 관계하는 흠결이 확산해 소멸한다라고 추축되고 있기 때문이다.

이와 같은 제문제를 감안하여 본 발명자는 미국특허 제4,330,362호에서 제안되어 있는 적외선 차폐를 목적으로 한 소위 히트 캡의 고정 개념을 타파하고 완전히 새로운 관점 즉 캐리어 가스의 정류체(carrier gas flow controller)의 관점에서 고찰을 시작, 또 유체역학과 열역학에 기초, 나비에-스토크스(Navier-stokes) 방정식(비선형 이류 확산 방정식)의 수치해를 구하는 컴퓨터 시뮬레이션을 구사하여 캐리어 가스의 흐르는 상황을 해석하였다. 면저, 미국특허 제4,330,362호에 개시된 히트 캡(이하 밀폐형 히트 캡이라 한다)을 장착한 인상장치에서 단결정을 인상하는 경우의 캐리어 가스가 흐르는 상황을 고찰하면 제1도 내지 제3도에 나타난 바와 같이 된다고 생각된다. 제1도는 밀폐형 히트 캡을 장착한 인상장치에 있어서 캐리어 가스가 흐르는 상황을 나타내는 개념도이고, 제2도는 나비에-스토크스 방정식의 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 해석한 캐리어 가스의 흐름 상태도, 제3도는 동일하게 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 해석한 온도 분포도이다. 제1도에 나타난 히트 캡(30)은 캐리어가스(G)의 유로에 대해 인상 챔저의 상방(영역 X로 나타낸다)과 하방(영역 Y로 나타낸다)를 완전히 구획하고 있어 인상챔버의 상방에서 도입된 캐리어가스(G)는 히트캡(30)과 인상 단결정(31), 융액(32)의 표면과의 사이의 협소한 하부 갭(33)을 흐르게 함으로써 그 유속이 빨라진다. 그리고 이 하부 갭(33)의 직하에 위치하는 융액 표면에 충돌하는 것에 의해, 이 갭(33)의 직하에 있어서 용액 온도가 저하하고 산화규소의 증발이 억제되어 제1도에 도시한 사선부(34)의 융액(32)이 고산소 융액으로 되지만, 다른 한편으로는 캐리어 가스가 융액면에서 산화규소를 포함하는 확산층을 강제적으로 제거하기 때문에 산화규소의 증발이 촉진된다. 그러나 융액(32)의 그외 범위는 하부 갭(33)의 직하(34)에 비하여 캐리어가스(G)와의 접촉 정도가 적기 때문에 상대적으로 산소농도가 낮은 융액으로 되고, 그 때문에 도가니 내의 융액의 산소농도 분포가 불균일해지고, 인상 단결정(31)의 웨이퍼 면내의 산소분포(ORG)에 악영향을 주게 된다. 또 이와 같은 현상은 제2도 및 제3도에 나타나는 컴퓨터 시뮬레이션 결과에 의해도 뒷받침되고 있다. 이러한 불량은 히트 캡이 인상 챔버의 상방과 하방을 구획함으로써 때문에, 합부 갭을 통과하는 캐리어 가스는 소위 압입식으로 흐르고 있고, 이와 같이 캐리어 가스가 흐르는 방식에 기인하는 것이라는 결론에 도달하였다. 이러한 검토, 분석 결과에 기초하여 본 발명자는 캐리어 가스의 정류에 착안하여 이 캐리어 가스를 인상 챔버 내에서 적절하게 안내할 수 있다면, 결정 성장 계면의 직상의 온도 영역을 확대할 수 있고, 산소 농도제어 및 ORG가 양호하고 또 산화규소의 응집 낙하가 방지 될 수 있는 것을 발견하여 특개평 1-100086호 공보에 개시하였다. 특개평 1-100086호 공보에 개시된 히트 캡은 원통부와 이 원통부의 하단에 이어지는 안쪽으로 끝이 늘어지고 경사통부를 일체 형성하거나, 또 분할 조립된 리플렉터 본체와 이 원통부의 상단과 같이 설치되어, 보온통의 상부에 지지된 복수의 계지부를 갖는다. 특개평 1-100086호 공보에 개시된 히트 캡은 미국특허 제4,330,362호에 개시된 히트 캡의 문제를 해결하는 것이나 그 상세한 조건에 있어서 명확하게 규정하고 있지 않다. 또 특개평 1-100086호 공보에 개시된 히트 캡에는 개선해야 할 사항이 나타나 있다.

[발명의 개시]

본 발명은 상술한 문제를 해결하는 캐리어 가스를 이용한 산화규소 배출방법과 그 장치를 제공하는 것에 있다. 또 본 발명의 목적은, 특개평 1-100086호 공보에 개시된 히트 캡의 구체적 조건을 명확히 하고, 인상 단결정의 산소 농도 제어가 가능하며, 웨이퍼 면내의 산소분포(ORG)를 균일하게 할 수 있고, 또 축방향에 대하여 산소농도도 균일한 단결정을 인상할 수 있으며, 특히 대구경의 단결정을 고품질, 또 열이력을 균일하게 인상할 수 있는 인상장치를 제공하는 것에 있다. 또한 본 발명의 목적은 특개평 1-100086호 공보에 개시한 히트 캡을 향상시키는 것에 있다. 본 발명에 의하면, 쵸클랄스키 법에 의한 단결정의 인상을 행하는 인상 챔버의 상방에서 공급되는 캐리어 가스를, 단결정을 형성하는 재료의 용융액 표면으로 안내하여 도가니에 수용된 상기 용융액 표면에서 증발한 산화규소를 상기 인상 챔버의 외부로 배출하는 캐리어 가스를 이용한 산화규소 배출방법에 있어서, 상기 인상된 단결정의 주위에 상기 용융액면과의 사이에 소정 크기의 하부 갭을 규정하고, 상기 도가니와 그 외부에 설치된 보온통과의 사이에 상부 갭을 규정하는 상기 캐리어 가스 분지 수단을 배치하고, 상기 캐리어 가스 분지 수단과 상기 인상된 단결정과의 사이에 상기 캐리어 가스가 상기 하부 갭으로 향하여 흐르는 제1의 유로가 규정되고, 상기 상부 갭을 통과하는 상기 캐리어 가스의 유로와 상기 캐리어 가스가 상기 제1의 유로에서 상기 하부 갭을 통과한 후에 상기 실리콘 용융액 표면과 상기 정류체의 사이를 통과하는 유로로 구성되는 제2의 유로가 규정되며, 상기 하부 갭을 흐르는 캐리어 가스의 양이 상기 상부 갭을 흐르는 캐리어 가스의 양보다도 크게 되도록 상기 하부 갭 및 상기 상부 갭이 형성되어 있고, 상기 제2의 유로를 게재하여 상기 산화규소가 상기 캐리어 가스와 함께 상기 인상 챔버의 외부에 배출되는 것을 특징으로 하는 캐리어 가스를 이용한 산화규소 배출방법이 제공된다.

본 발명에 의하며 또한 상술한 캐리어 가스를 이용한 산화규소 배출방법을 이용한 단결정의 인상장치가 제공된다. 즉 본 발명에 의하면, 인상 챔버의 상방에서 공급되는 캐리어 가스를, 단결정을 형성하는 재료의 용융액의 표면으로 안내하여 상기 용융액 표면에서 증발한 산화규소를 상기 인상 챔버의 외부에 배출하기 위해, 상기 용융액 표면의 근방에서 상기 안상되는 단결정을 포위하고 상기 도가니의 내부에 부분적으로 설치된, 정류체를 구비한 쵸클랄스키 법에 의한 단결정의 인상장치에 있어서, 상기 정류체는, 상기 도가니의 내경보다 작은 외경이며, 상기 캐리어 가스의 유하 방향에 따라 거의 연직으로 연장되는 원통부와, 상기 원통부의 하단에서 축경(縮徑)하여 인상 단결정과의 사이에 하부 갭을 형성하는 축경부와 상기 원통부의 상부에서 돌출한 계지부이며, 상기 정류체를 부분적으로 상기 인상 챔버 내에 지지함으로써 상기 정류체의 원통부의 외주에 상부 갭을 형성하는 것을 갖으며, 상기 원통부의 내부와 상기 인상되는 단결정과의 사이에 상기 캐리어 가스가 상기 하부 갭으로 향하여 흐르는 제1의 유로가 규정되며, 상기 상부 갭을 통과하는 상기 캐리어 가스의 유로와 상기 캐리어 가스가 상기 제1의 유로에서 상기 하부 갭을 통과한 후에 상기 실리콘 용융액 표면과 상기 정류체와의 사이를 통과하는 유로로 구성되는 제2의 유로가 규정되고, 상기 제2의 유로를 게재하여 상기 캐리어 가스가 상기 인상 챔버의 외부에 배출되는 것을 특징으로 하는 단결정의 인상장치가 제공된다. 바람직하게는, 상기 하부 갭을 흐르는 캐리어 가스의 양이 상기 상부 갭을 흐르는 캐리어 가스의 양보다도 크게 되도록 상기 하부 갭 및 상기 상부 갭이 형성되어 있다. 특정적으로는, 상기 계지부가 상기 도가니의 외주에 설치된 보온통의 상부에 고정되어 있다. 또 바람직하게는 상기 도가니와 상기 보온통의 사이에 상기 도가니를 가열하는 수단이 배설되어 있고, 상기 가열구단과 상기 보온통의 사이에 갭이 형성되어, 상기 갭이 상기 제2의 유로가 연속하고, 상기 갭을 게재하여 상기 산화규소가 상기 캐리어 가스와 함께 상기 안상 챔버의 외부로 배출된다.

대구경 및 고품질의 단결정을 인상하기 위해서는, (1)도가니의 회전수를 조정하여 도가니 벽면으로부터의 융액에 유입되는 산소량을 규제하고 (2)얻어지는 단결정의 산소농도분포를 균일하게 제어하기 위해 도가니 벽면 면적의 변화에 대응하여 도가니 회전수를 변호하고 또 (3)융액면에서 산하규소를 제거하는 캐리어 가스 온도를 높여 결정 성장계면의 온도 저하를 저감하고 또 결정이 받아 들이는 복사열을 제어하는 것에 의해 열이력이 균일한 환경으로 하는 것이 필요하게 된다. 그러나 실리콘 단결정을 인상하는 때는, 산화규소가 안상장치의 상부나 결정 표면으로 응축하여 낙하하고 단결정이 붕괴하는 원인으로 되기 때문에, 증기로 된 산화규소를 캐리어 가스에 의해 계외로 신속, 원활하게 배출하는 것이 긴요해지나, 본 발명에서는 적절하게 구성된 정류체를 설치하는 것에 의해, 캐리어 가스의 최적 흐름을 실현하고, 산화규소의 증발양을 일정화하여, 이 산화규소의 입자는 응집 고화하는 것이아니라 흑연 서셉터(Suseptor)와 열차폐체의 사이 및 열차폐체와 히터의 사이를 따라 진공 펌프로 인상장치의 외부로 배출된다. 즉 미국특허 제4,330,362호에 개시된 바와 같이 종래의 인상장치와 같이 캐리어 가스를 압입식에 의해 흐르게 하는 것이 아니고, 정류체의 외부에 형성된 제2의 유로를 통과하는 캐리어 가스에 의한 아스피레이션(aspiration) 효과를 이용하여, 정류체의 내부를 통과하여 융액 표면으로부터 산화규소 입자를 포함하는 분위기를 유입 배출하는 캐리어 가스에 의해, 도가니의 외부로 인입하도록 하고 있다. 이를 위해 정류체의 내부(제1의 유로)에 따라 유하한 캐리어 가스는 바람직하게는 카본제의 정류체에 의해 가열되어 갭을 통과한 후, 융액을 과잉으로 냉각하지 않고 융액표면으로 유도되며, 산화규소의 증발을 촉진하고 산화규소를 포함하는 분위기는 정류체의 외부(제2의 유로)를 통과하는 에너지가 큰 캐리어 가스의 아스프레이션 효과에 의해 균일하게 외부로 인입되게 된다. 그 결과, 보다 작은 가스 양으로 융액 표면으로부터 증발하는 산화규소를 균일하게 배출하게 되고, 융액 표면에 있어서 산소농도 분포가 균일하게 유지되며, 결정 성장 계면의 냉각이 저감되어, 그 결과 인상되는 단결정의 산소 농도 분포가 균일하여 고품지로 된다. 바람직하게는 상기 축경부의 선단의 개구 면적은 상기 인상 단결정 단면적의 1.5~2.0배이다. 축경부 선단의 개구면적이 결정 면적의 1.5배 미만에서는 와이어로 느러뜨린 결정이 편심하는 정류체에 접촉할 우려가 있다. 한편, 2.0배 보다 크면 융액상의 가스 유속이 저하한다. 그러므로 그 축경부 선단의 개구면적(횡단면적)은 인상 단결정의 면적(횡단면적)에 대하여 1.5~2.0배인 것이 바람직하다. 또 바람직하게는 상기 상부 갭의 면적은 상기 하부 갭의 면적의 0.4~1.4배인 것이 바람직하다. 제1의 유로를 흐르는 캐리어 가스는 융액면으로부터의 상승기류에 역으로 유입되기 때문에, 제1의 유로 면적은 제2의 유로 면적보다 크게 설장할 필요가 있고, 상부 갭의 면적(Ru)가 하부 갭의 면적(Ru)에 대하여 0.7배 (70%)일 때, 제1의 유로에 유입되는 캐리어 가스의 유량과 제2의 유로를 흐르는 캐리어 가스의 유량이 같아진다. 제1의 유로를 흐르는 유량이 20% 이하에서는 상승 기류를 억제할 수 없어, 산화규소가 냉각된 단결정에 부착되고, 이석이 응집되어 낙하되면 결정이 붕괴되게 된다. 한편 제1의 유로를 흐르는 유량이 80% 이상에서는 융액면상의 산화규소를 포함하는 분위기를 유효하게 배출할 수 없다. 이곳으로부터 전유량 중 제1의 유로를 흐르는 유량이 20~80%로 되도록, 상부 갭의 면적과 하부 갭의 면적의 비율 Ru/Rd를 0.4-1.4배로 한다. 또 바람직하게는 상기 상부 갭은 적어도 그의 일부가 상기 도가니의 상단보다 내측에 위치하는 것이 바람직하다. 또 바람직하게는 상기 정류체는 카본제인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 카본제 정류체의 표면에 탄화규소가 피복되어 있다. 바람직하게는 상기 정류체 원통부의 길이는 상기 도가니의 승강 범위보다도 길다. 또 본 발명에 의하면 상기 단결정의 인상장치에 있어서 또한 상기 도가니 또는 상기 인상되는 단결정의 상대적인 회전 속도를 제어하는 회전제어 수단을 설치하여, 상기 단결정에 함유되는 산소농도를 제어하는 단결정의 인상방법과 그 장치가 제공된다.

[바람직한 실시예의 기술]

본 발명의 단결정의 인상장치에서 바람직한 실시예를 들어 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 본 실시예의 인상장치는, 제4도에 도시한 바와 같이, 인상 챔버(1)내에 석영 도가니(3)이 설치되어 있고, 이 석영 도가니(3)는 흑연 서셉터(susceptor)(8)를 게재하여 회전자재인 하축(9)에 부착되어 있다. 또 석영 도가니(3) 주위에는, 석영 도가니(3)내의 실리콘 융액(M)의 온도를 제어하기 위한 히터(10)이 배치되어 있고, 이 히터(10)와 인상 챔버(1)의 사이에는 보온통(11)이 설치되어 있다. 보온통(11)의 상면에는 환상의 지지부재(12)가 부착되어 있고, 이 지지부재(12)에 정류체(2)의 계지부(7)를 설치하는 것에 의해 정류체(2)가 인상 챔버 내에 고정된다. 또 부호 13은 인상 단결정을 냉각하기 위한 냉각통을 나타내며, 부호 14는 융액(M)의 표면이나 석영 도가니(3)의 상단부를 관찰하기 위한 작은창을 나타낸다.

제5도, 제6도 및 제9도 나타나는 바와 같이, 본 실시예에 관계되는 정류체(2)는 석영 도가니(3)의 내경(D)보다 적은 외경(d)이고, 또한 캐리어 가스(G)의 유하 방향에 따라서 거의 연직으로 연신하는 원통부(4)와, 이 원통부(4)의 하단에서 서서히 축경되고, 인상 단결정(S)의 사이에 협소한 하부 갭(5)를 형성하는 축경부(6)으로 이루어진다. 원통부(4)는 특히 배치식 CZ법에 의해 단결정을 인상하는 경우에 유효하다. 즉 본 실시예에 있어서 원통부(4)의 높이는 흑연 서셉터(8)이 하강 한계에서 상승 한계의 사이를 상하 이동하여도 개구(17)의 개구 면적이 일정하게 되도록 설정되어 있다. 그 때문에 단결정의 인상에 따라 흑연 서셉터(8)가 상승해도 개구(17)의 면적이 일정하게 유지될 수 있으므로 후술하는 캐리어 가스(G)의 흐름이 변동하지 않는다. 축경부(6)의 하단에는 개구(16)이 개설되어 있고, 인상 단결정(S)의 직경(A)에 대응하여, 또 하부 갭(5)의 면적을 고려한 개구경(B)를 갖고 있다. 이 개구면적(= πB2/4)가 결정 면적의 1.5배 미만에서는, 와이어로 늘어진 결정이 편심하면 정류체(2)에 접촉하는 염려가 있고, 한편, 2.0배 보다 크게 되면 융액상의 가스 유속이 저하한다. 따라서 축경부 선단의 개구면적(횡단면적)은 인상 단결정 S의 면적(횡단면적)에 대하여 1.5~2.0배인 것이 바람직하다. 이와 관련하여 상술한 수치는 축경부의 선단의 개구면적과 단결정의 횡단면적의 비율을 한정한 것이나, 본 발명에 관련하는 정류체에는 하부 갭 면적과 단결정의 횡단면적의 비율을 한정하여도 등가이다. 이 경우의 비율은 0.5~1.0배로 된다. 이 정류체(2)는 실리콘 용융액 직상에 있기 때문에 고온에 견디며 중금속 원소가 방출되지 않는 것이 필요하고, 몰리브덴이나 텅스텐과 같은 내화금속아나 카본이 사용된다. 내화금속은 복사열을 반사하고 차폐 효과가 크고, 이에 대하여 카본은 복사열을 흡수하여 역으로 결정에 복사열을 방출한다.

제16도는 몰리브덴과 카본의 복사열의 영향을 인상장치의 중심으로부터 100㎜ 이격된 위치에서 비교한 온도 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 이 온도분포에 나타난 바와 같이, 카본제 정류체를 이용하면 결정 성장계면의 온도가 높아지기 때문에, 종래는 인상 속도를 빠르게 하는 것에 유해하다라고 되어 있었으나, 결정 품질이 중요시 하게 되기 때문에 카본의 사용이 유효하다. 여기에 더하여 카본제 정류체는 제1의 유로 P1를 흐르는 캐리어 가스를 가열하는 효과로 갖고 있다. 또 이 카본제 정류체의 표면에 탄화규소(SiC)를 코팅하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 탄화규소의 코팅을 실시하는 것에 의해 정류체(2)의 수명에 대하여 유리해지는 것외에, 카본에 미함량 되어 있는 중금속 원소의 방출이 방지되다라는 효과로 있다. 이 정류체(2)를 지지부재(12)에 높아지게 하기 위해 계지부(7)은 제 5도 및 제 6도에 나타낸 바와 같이 원통부(4)에 일체적으로 형성하여도 좋다. 또 제 7도 및 제 8도에 나타낸 바와 같이 계지부(7)을 별체로 구성하여 카본제의 도가니(15)에 의해 원통부(4)에 고정하여도 좋다. 본 실시예의 인상장치에서는 상술한 정류체(2)를 인상 챔버(1) 내로 고정하여 인상 챔버(1)의 상방으로부터 공급되는 캐리어 가스(G)의 유로가 이하와 같이 형성되는 것으로 이루어진다.

제10도에 나타낸 바와 같이, 먼저 제1의 유로로서 캐리어 가스(G)가 정류체(2)의 원통부(4)의 상단에서 분지하고, 원통부(4)의 내부에 도달하는 유로(P1)가 있다. 또 이 제1의 유로(P1)에 연속하여, 제2의 유로(P2)가 있고, 캐리어 가스(G)가 제1의 유로(P1)에서 축경부(6)의 하단과 인상 단결정(S)와의 간극 [이하, 이 간극을 하부 갭(5)이라 한다] 및 축경부(6)의 하단과 융액(M)의 표면과의 극간을 통과한 후에 융액(M)의 표면과 정류체(2)와의 사이를 통과하고, 또 정류체(2)와 석영 도가니 내면(3a)와의 사이의 상승 기류를 동반하는 산화규소를 포함하는 분위기로 된다. 이들 제1의 유로(P1)과 제2의 유로(P2)에 도입되는 캐리어 가스(G)의 비율은 상부 및 하부 갭 면적, 즉 제2의 유로(P2)에 있어서 정류체(2)의 원통부의 외부 간극 [이하, 이 간극을 상부 갭(18)이라 한다]의 면적(Ru), 및 제1의 유로(P1)에 있어서 정류체(2)의 축경부(6)와 인상 단결정(S)와 사이의 하부 갭(5)의 면적(Rd)에 관계하는데, 하부 갭(5)의 쪽으로 흐르는 캐리어 가스(G)는 융액에서의 상승기류에 의한 저항이 있기 때문에, 제 11도 및 제 13도에 나타낸 실시예의 컴퓨터 시뮬레이션 결과에서 판단하면. 이들의 면적비(Ru/Rd)가 약 0.7의 경우에, 캐리어 가스(G)가 제1의 유로(P1)과 제2의 유로(P2)에 등량(분지량 비가 50%) 흐르게 된다. 이와 관련하여, 제1의 유로(P1)을 흐르는 분지량비가 전유량의 20% 이하에서는 실리콘 융액 표면에서의 상승 기류를 억제할 수 없고, 산화규소가 냉각된 단결정에 부착하고, 이것이 응집하여 낙하하면 결정이 붕괴되게 된다. 역으로 제1의 유로(P1)을 흐르는 분지량비가 전유량의 80% 이상에서는 융액면 상의 산화규소를 포함하는 분위기를 유효하게 배출할 수 없다. 그러므로 분지량비로 말하면 제1의 유로(P1)흐르는 캐리어 가스가 20~80%가 바람직한 영역이고, 이를 상부 갭(18)과 하부 갭(5)의 면적비(Ru/Rd)로 환산하면 0.4~1.4배가 바람직한 영역이라 할 수 있다(제 17도 참조). 그런데 제2의 유로(P2)에 도입되는 캐리어 가스(G)는 카본 정류체(2)에 의해 가열되고 결정 성장 계면을 과냉함이 없이 융액면(M)으로 향하고, 제1의 유로(P1)에서의 캐리어 가스에 의해 제거된 산화규소를 포함하는 분위기와 치환되고 융액면 전체로 확산된다. 이것이 산화규소의 증발량을 정해 결정이 인상되는 융액 표면의 산소농도를 규정하고, 저산소측에서 안정하게 된다. 이로 인해, 중산소 및 고산소의 단결정을 얻기 위해서는 하부 갭(5)를 좁게 하는 것 보다도 차라리 도가니 회전수를 증가시키는 것에 의해 달성된다. 도가니 회전수를 증대하면 제15도에 나타낸 융액면의 온도 변화로 알 수 있는 바와 같이 온도 변화의 안정성이 증가하고, 고액계면의 안정성이 증가한다. 이 경우 정류체(2)가 없는 상태에서는 경험적으로 결정회전/도가니 회전의 비가 일정하게 되도록 결정 회전을 증대하지 않으면 결정 흠결이 많이 발생하나, 이 구성에서는 결정회전을 최고 20회전/분으로 하는 것만으로도 좋다는 것이 확인되고 있다. 게다가 또 하나의 제2의 유로(P2)로서는 인상 챔버(1)의 상방에서 공급된 캐리어 가스(G)가 정류체(2)의 원통부(4)의 상단에서 분지하고 상부 갭(18)을 경유하여 원통부(4)의 외부를 흐르게 하는 유로가 있다. 이 제2의 유로(P2)로 유도되는 캐리어 가스(G)는 결과적으로는 제1의 유로(P1) 및 다른 쪽의 제2의 유로(P2)를 통과한 캐리어 가스(G)와 협동하여 산화규소를 계외로 배출하는 기능을 담당하지만 그외에 이하의 기능을 갖고 있다. 정류체(2)의 원통부(4) 상단에 분지되어 상부 갭(18)을 통과하고, 제2의 유로(P2)에 도입된 캐리어 가스(G)는 정류체(2)의 외표면에 따라 유하하고, 흑연 서셉터(8)의 외표면에 따라 또한 유하할 때, 즉 흑연 서셉터(8)과 정류체(2)의 개구(17)을 통과할 때에 소위 아스피레이션 효과에 의해 정류체(2)의 외측의 산화규소를 포함하는 분위기를 끌어 넣어 기압을 감소시키는 기능을 담당한다. 이로 인해, 실리콘 융액(M)의 표면에서 증발된 산화규소도 에너지가 큰 유로(P1)에서 가스와 함께 석영 도가니외로 배출되기 때문에 융액과 대향하는 정류체 상부에 응축고화하여 융액에 낙하하는 것을 없고 그 결과 단결정의 보류가 향상하게 된다. 이와 같이 하여, 아스피레이션 효과에 의해 산화규소를 포함하는 분위기가 제2의 유로(P2)에서 배출되기 때문에 제1의 유로(P1)에 도입된 캐리어 가스(G)는 융액(M)의 표면 전체에 대하여 정류된 채로 균일하게 접촉하게 된다. 그러므로 융액 표면에서 증발하는 산화규소의 증발양이 일률로 되고, 캐리어 가스(G)의 난류에 의한 산소 농도의 악영향을 억제하는 것 즉 인상 단결정의 웨이퍼 면내의 산소분포(ORG)를 향상시킬 수 있다. 또 인상 챔버(1)의 상방에서 공급된 캐리어 가스(G)는 정류체(2)의 원통부(4)의 상단에서 제1의 유로(P1)과 제2의 유로(P2)로 분지하기 때문에 예를 들면 제1의 유로(P1)의 유통 저항이 변동하면, 그 변동분을 흡수하도록 하는 기능을 담당한다. 즉, 단결정(5)을 인상하는 당초에 있어서는 정류체(2)의 축경부(6)에 인상 단결정(S)의 정부(頂部)가 아직 위치하고 있지 않기 때문에 소위 하부 갭(5)의 갭 치수가 크다. 이와 같이, 제1의 유로(P1)의 유통 면적이 크기 때문에 캐리어 가스(G)가 제1의 유로(P1)에 도입되고, 단결정(S)를 인상해 가면 인상 단결정(S)가 정류체(2)의 내부까지 상승하여, 유통 면적이 급격하게 작아진다. 이에 의해 제1의 유로(P1)의 유통 저항이 급증하고 하부 갭(5)를 통과하는 캐리어 가스(G)의 유속이 빨라지게 되어, 인상 단결정(S)의 정부가 상대적으로 고산소 농도로 되나, 본 발명에서는 하부 갭(5)의 유통저항이 증가한 만큼의 캐리어 가스(G)는 제2의 유로(P2)로 유입되기 때문에, 결과적으로 하부 갭(5)를 통과하는 캐리어 가스(G)의 유속은 별로 변동하지 않는다.

미국특허 제4,330,362호에 개시된 바와 같이, 분지가 없는 경우 소위 밀폐형 히트 캡에서는 하부 갭 간격을 확장하면 융액면의 냉각이 감소하고, 산화규소의 증발이 촉진되어 저산소로 된다. 그렇지만 본 발명의 정류체와 같이 제1의 유로(P1)과 제2의 유로(P2)로 분지하는 구성에서는 유속이 별로 변동하지 않기 때문에 하부 갭의 미조정 등 엄밀한 설정이 불필요해지고 그 때문에 인상 단결정(S)의 축방향에 있어서 산소 농도 분포가 일정해 진다. 이후는 도가니의 회전을 조정하는 것에 의해 산소농도의 제어가 행해진다. 그러나 대구경의 고품질 단결정을 인상속도를 그다지 저하시키지 않고 인상하기 위해서는 결정 성장 계면 근처 1300℃ 이상의 영역을 길게 할 필요가 있고 이를 달성하기 위해서는 캐리어 가스의 유량을 저하시키고, 또 온도를 높게하는 방법이 유리하다. 그 때문에 본 발명에서는 융액에서의 복사열을 카본제의 정류체(2)로 받아들이고, 이를 인상 단결정에 재복사하는 것에 의한 효과를 기대할 수 있다. 또한 이 영역을 통과한 후에는 상부의 수냉통에 의해 인상 단결정의 냉각능을 높이는 것에 의해 고품질의 단결정을 효율 좋게 생산할 수 있다. 여기에 더하여, 석영 도가니(3)의 내주벽 근방의 융액 표면은 정류체(2)에 의해 덮여져 있지 않기 때문에, 인상 챔버(1)에 설치된 작은창(14)등에서 실리콘 융액 표면을 관찰하면, 석영 도가니(3)의 상단이 열변형해 있거나, 석영 도가니(3)의 내주벽 근방에 재결정이나 실리콘 부착 등의 불량이 발생되면, 신속하게 대응할 수 있다. 또 배치식의 CZ법에 의해 단결정을 인상하는 경우에는, 하부 갭 치수를 유지하기 위해 단결정(S)의 인상에 따라 석영 도가니(3)이 높여진 흑연 서셉터(8)을 상승시킨다. 본 실시예의 정류체(2)에서는 카본제의 정류체(2)가 융액면으로부터의 복사열을 흡수한 후, 2열을 인상 단결정으로 방사하는 것도 고려하면서, 산화규소가 응집하는 온도까지 저하하지 않도록 정류체(2)에 원통부(4)를 형성하고 있다. 그 때문에 석영 도가니(3) 및 흑연 서셉터(8)을 상승시켜, 원통부(4)와 석영 도가니(3)의 내면으로 구성된 간극, 즉 개구(17)의 개구면적을 일정하게 유지할 수 있다. 따라서 석영 도가니(3)이 상승하여도 통과하는 캐리어 가스(G)의 흐름에 변동이 생기지 않는다. 정류체의 정류 효과를 인식하기 위해, 본 발명을 더욱 구체화하여 설명한다.

제17도는 본 발명의 일실시예에 관계하는 인상장치에 있어서, 하부 갭 면적(Rd)와 상부 갭 면적(Ru)의 비 Ru/Rd에 대한 캐리어 가스의 분지량을 나타내는 그래프이다. 동 도면에 있어서, 면적비 Ru/Rd이 0.4배일 때 제1의 유로의 유량이 20%, 1.4배일 때 제1의 유로의 유량이 80%로 된다. 이때 면적비 Ru/Rd가 0.4배 보다 작으면, 결정이 과냉하여 고품질의 결정이 얻어지지 않았다. 또 면적비 Ru/Rd가 1.4배를 넘으면 제1의 유로에 흐르는 캐리어 가스가 적어지기 때문에 하부 갭에서 산화규소를 포함하는 가스가 상승하고, 결정 상부에 부착하고, 이것이 응집하여 융액으로 낙하하는 것에 의해 단결정이 붕괴되는 불량이 발생하였다.

이 관계를 보다 구체적으로 6인치 단결정의 인상장치로 설명한다. 먼저 결정경(A)가 156㎜, 정류체의 축경부 개구경(B)가 210㎜이기 때문에, 결정 면적에 대한 개구면적의 면적비는 1.8배로 된다. 또 인상 단결정이 정류체 축경부의 개구를 통과한 후의 하부 갭 면적 Rd는 15,523㎣로 된다. 정류체의 원통부의 구경(d)가 342㎜이고, 개구폭(C)이 12㎜, 더욱 계지부(7)의 폭이 60㎜이기 때문에 상부 갭(18)의 면적은 10,465㎣로 된다. 따라서 면적비(Ru/.Rd)는 0.67배로 된다. 이와 같은 인상장치를 사용하여, 아르곤 가스를 40nl/min, 진공도 10~20 토르의 조건으로 제조한 단결정의 각 산소농도 목표에 있어서 표준 편차는 (표 1)과 같으며, 본 발명의 목적으로 하는 단결정을 얻을 수 있었다.

각 산소농도에 있어서 표준편차

이상 설명한 실시예는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해서 기재된 것이며, 본 발명을 한정하기 위해 기재된 것은 아니다. 그러므로 상기 실시예에 개시된 각 요소는 본 발명의 기술적 범위에 속하는 모든 설계 변경이나 균등물을 포함하는 취지이다.

[발명의 효과]

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 인상 단결정의 산소농도 제어가 가능하고, 웨이퍼 면내의 산소분포(ORG)의 균일화가 가능하며 또 축방향에 대한 산소농도로 균일한 단결정을 인상할 수 있고, 특히 대구경의 고품질의 단결정을 인상하는 것이 가능하다.

Claims (14)

1. 인상 챔버(1)의 상방에서 공급되는 캐리어 가스(G)를, 단결정을 형성하는 재료의 용융액(M) 표면으로 안내하여 상기 용융액 표면에서 증발한 산화규소를 상기 인상 챔버의 외부로 배출하기 위해 상기 용융액 표면의 근방에 있어서 상기 인상된 단결정을 포위하고 상기 도가니의 내부에 부분적으로 설치된 정류체(2)를 구비한 쵸크랄스키법에 의한 단결정의 인상장치에 있어서, 상기 정류체(2)는, 상기 도가니(3)의 내경(D)보다 작은 외경(d)이며 상기 캐리어 가스(G)의 유하 방향에 따라 거의 연직으로 연장되는 원통부(4)와, 상기 원통부(4)의 하단에서 축경하여 인상 단결정(S)와의 사이에 하부 갭(5)를 형성하는 축경부(6)와, 상기 원통부의 상부에서 돌출한 계지부(7)이며, 상기 정류체(2)를 부분적으로 상기 인상 챔버(1)내에 지지함으로써 상기 정류체(2)의 원통부의 외주로 상부 갭(18)을 형성하는 것을 갖으며, 상기 원통부(4)의 내부와 상기 인상되는 단결정과의 사이로 상기 캐리어 가스가 상부 하부 갭으로 향하여 흐르는 제1의 유로(P1)가 규정되고, 상기 상부 갭을 통과하는 상기 캐리어 가스의 유로와, 상기 캐리어 가스(G)가 상기 제1의 유로(P1)에서 상기 하부 갭(5)를 통과한 후에 상기 실리콘 용융액 표면과 상기 정류체(2)와의 사이를 통과하는 유로로 구성되는 제2의 유로(P2)가 규정되고 상기 제2의 유로를 게재하여 상기 산화규소가 상기 캐리어 가스와 함께 상기 챔버의 외부에 배출되는 것을 특징으로 하는 단결정의 인상장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 하부 갭을 흐르는 캐리어 가스의 양이 상기 상부 갭을 흐르는 캐리어 가스의 양보다도 크게 되도록 상기 하부 갭 및 상기 상부 갭이 형성되어 있는 단결정의 인상장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 계지부가 상기 도가니의 외주에 설치된 보온통(11)의 상부에 고정되어 있는 단결정의 인상장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 도가니와 상기 보온통의 사이에 상기 도가니를 가열하는 가열수단이 배설되어 있고 각 가열수단과 상기 보온통의 사이에 갭이 형성되고, 각 갭이 상기 제2의 유로가 연속하고, 각 갭을 개재하여 상기 산화규소가 상기 캐리어 가스와 함께 상기 인상 챔버의 외부에 배출되는 단결정의 인상장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 축경부 선단의 개구면적은 상기 인상 단결정(S)의 단면적이 1.5배~2.0배인 단결정의 인상장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 상부 갭(18)의 단면적(Ru)는 상기 하부 갭(5)의 단면적(Rd)의 0.4배~1.4배인 단결정의 인상장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 상부 갭은 적어도 그의 일부가 상기 도가니(3)의 상단보다 내측에 위치하는 단결정의 인상장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 정류체(2)는 카본제인 단결정의 인상장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 카본제 정류체의 표면에 탄화규소를 피복한 단결정의 인상장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 정류체(2)의 원통부(4)의 길이는 상기 도가니의 승강 범위 보다도 긴 단결정의 인상장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 원통부과 상기 축경부와 상기 계지부가 일체 형성되어 있는 단결정의 인상장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 원통부와 상기 축경부가 일체 형성된, 상기 계지부는 상기 원통부에 착탈 가능하게 장착되어 있는 단결정의 인상장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 정류체 상부의 상기 인상 챔버 내로 인상 단결정을 냉각하고, 상기 캐리어 가스를 상기 인상 챔버내에 도입하는 냉각수단이 설치되고, 작은창이 각 냉각수단의 선단과 상기 정류체 원통부의 상부 선단 사이의 갭, 상기 하부 갭(5)를 연결하는 선위의 상기 인상 챔버의 외부벽에 설치되어 있는 단결정의 인상장치.
14. 상기 단결정의 인상장치에, 더욱이 상기 도가니 또는 상기 인상되는 단결정의 상대적인 회전속도를 제어하는 회전제어 수단을 설치하고, 상기 단결정에 함유되는 산소농도를 제어하는 것을 특징으로 하는 제 1항 내지 제 13항 중의 어느 한 항의 단결정 인상장치.